《锅炉原理》教案.docx

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《锅炉原理》教案

锅炉原理教案

备注

第一章绪论

§1－1锅炉机组的工作过程

锅炉是广泛应用于现代工业中重要的热力设备。

锅（汽水管道）：

水冷壁、省煤器、过热器、再热器、汽包

本体联箱、锅炉管束……

一、锅炉机组炉（燃烧设备）：

炉膛、炉排、燃烧器、炉墙、冷、热风道……

辅机：

送风机、引风机、破碎机、磨煤机、上煤除灰设备、除尘器……

二、锅炉机组的工作过程:

以煤粉炉为例画图说明（烟风系统、汽水系统）

§1－2锅炉的容量和参数

蒸汽锅炉：

单位时间的产汽量t/h或kg/s

一、锅炉容量：

热水锅炉：

单位时间的产热量百万大卡/时或MW

近似换算（低压下）：

1t/h≈60万kcal/h≈0.7MW

二、蒸汽参数：

1.蒸汽温度（饱和或过热蒸汽出口）：

饱和、250、350、400、450、540、555℃

2.蒸汽压力（表压）：

5、8、13、25、39、54、100、140、170、225大气压（工程单位）

1.27、2.45、3.82、5.2、99.9、13.8、

重点：

1、锅炉机组基本概念。

2、我国锅炉工业发展现状与未来。

方法：

图示说明

3、教学手段：

火电厂生产过程、锅炉原理教学光盘。

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备注

16.8、17.5MPa（国际单位）

3.我国电站锅炉蒸汽参数系列：

P4表1－1

§1－3锅炉分类

1.按用途分类：

电站锅炉、工业锅炉、热水锅炉

2.按压力分类：

低压、次中压、中压、次高压、高压、超高压、压临界、临界

3.按容量分类：

大、中、小

4.按燃料品种分类：

燃煤锅炉、燃油锅炉、燃气锅炉

5.按燃烧方式分类：

火床炉（层燃炉）

火室炉（室燃炉）

旋风炉

鼓泡床锅炉（BFBB）

流化床锅炉循环床锅炉（CFBB）

增压流化床（PFBC）

【注】重要分类方式，画图讲授

6.按水循环方式分类：

自然循环锅炉、强制循环锅炉、直流锅炉、复合循环锅炉

7.按排渣方式分类：

固态排渣锅炉、液态排渣锅炉

8.按炉膛压力分类：

负压锅炉、正压（微正压〕锅炉、增压锅炉

9.按其他方式分类：

如机车锅炉、船舶锅炉等（略）

新技术介绍：

联合发电循环；

1．整体煤气化联合循环（IntergratedGasificationCombinedCycle即IGCC）

2．常压流化床燃烧联合循环（AFBC-CC）

3．增压流化床燃烧联合循环（PFBC-CC）

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备注

§1－4锅炉的安全和经济指标

一、经济性指标：

1.锅炉热效率：

式1－3

2.锅炉净效率：

式1－4

3.锅炉燃烧效率：

ηgl=100-q3-q4[%]

二、安全性指标：

1.锅炉连续运行小时数：

开机后，无事故一次性运行小时数

2.锅炉的可用率：

式1－5

3.锅炉事故率：

式1－6

§1－5电站锅炉型号的表示方法（补充）

实例：

HG670－13.8－540/540HG670－13.8/540HG-670/540

锅炉厂简介：

A（高压）、B（中压）、C（次中压）、D（低压）、E（热水）

电站锅炉型号命名全权：

HG－、SG－、BG－、WG－、DG－、升级CG-

A级：

哈锅－杭锅武锅－无锅－梧锅、

B级：

鞍山、济南、无锡、四川等十几家

C级：

江西、杭州、梧州、长锅等几十家

D级：

哈二锅、哈工锅、哈龙江、长文教、长工业、长三锅、吉锅、沈阳、四平、辽原、

通辽、延吉等204家。

生产工业锅炉，目前全国240万台。

E级：

分布于全国各市、县、乡镇大约2000多家。

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备注

第二章锅炉受热面

辐射受热面：

水冷壁、辐射过热器、

锅炉受热面半辐射受热面：

半辐射式过热器（屏式过热器）、

对流受热面：

过、再热器、锅炉管束、省煤器、空气预热器、防渣管

黑板左侧画：

锅炉结构图，T—S图

§2－1水冷壁

●从锅炉发展史口述水冷壁的由来

一、水冷壁的工作特点：

辐射换热

二、水冷壁的作用（P22）：

主蒸发受热面

1.强化传热、节省钢材……？

比较对象不明确！

2.保护炉墙

3.防止结渣？

……说法不严密

4.悬吊敷管炉墙

5.主蒸发受热面

三、水冷壁的结构与布置（P22－26）

1.规格：

Φ45、Φ51、Φ57、Φ60、Φ63.5、Φ76，壁厚δ＝3～5

2.材质：

无缝钢管10g、15g、20g

3.布置方式：

单炉室（沿炉内墙四周垂直布置）；双炉室（中间设有双面曝光水冷壁）。

4.结构参数：

s/de/d对热力特性的影响（第十四章介绍）

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备注

光管水冷壁：

制造简单、加工方便、膨胀均匀。

5.类型膜式水冷壁：

气密性好、受热面积大、便于吊装、

可采用轻型敷管炉墙。

（图2－2）

内螺纹管水冷壁：

管内扰动强烈、防止膜态沸腾、（常用于强制流动锅炉）（图2－3）

6.应用实例：

P25图2－6，P26图2－7。

§2－2过热器与再热器

一、过热器与再热器的作用与特点

二、过热器与再热器的结构

三、热偏差

四、汽温调节

§2－3省煤器与空气预热器

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备注

第三章锅炉燃料

分类

探明储量

使用年限

我国地位

常

固体燃料（煤炭）

32000亿吨

200

第一

规

矿物质能

液体燃料（石油）

32亿吨

50

第十一

能

气体燃料（天然气）

3800m3

32

第十四

源

木质能

可再生能源:

木材、木炭、沼气、玉米芯、牛粪等

新能源

核能、地热能、太阳能、潮汐能、风能等

注】:

煤炭—探明保有储量32000亿吨,保有储量7691亿吨,可开采储量4000～5000亿吨。

§3-1煤的常规特性

一、煤的元素分析成分：

1.碳C:

主要可燃成分,完全燃烧放热量32700kj/kg,在煤中含量变化较大30～90％,地质年龄越长,含碳越多,放热量越高,但不易着火与燃烬。

2.氢H:

可燃成分,放热量120000kj/kg,是碳的3倍,含量低1～6％,有利元素,。

3.氧O:

可助燃,但含量低,杯水车薪,视为杂质。

4.氮N:

不可燃,含量低,燃烧反应可生成NOX,有害成分。

5.硫S:

可燃,放热量低904kj/kg,可生成SOx,有害成分。

可燃硫Sr有机硫（与C、H、O组成的有机化合物）

硫黄铁矿硫（FeS2）

硫酸盐硫Sly（CaSO4、MgSO4、FeSO4等）—属于灰分

1993年我国成为石油的净进口国；

1999年超过进口依存境界线20%；

2000年进口石油7000万吨，占30%；

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备注

6.水分M外部水分（收到基水分、应用基水分、表面水分、风干水分）

内部水分（空气干燥基水分、分析基水分、固有水分、内在水分）

7.灰分A:

杂质,污染环境,磨损受热面,含量变化10%-50％。

二、煤的分析基准：

1.收到基:

Car+Har+Oar+Nar+Sar+Aar+Mar=100〔％〕

2.空气干燥基:

Cad+Had+Oad+Nad+Sad+Aad+Mad=100〔％〕

3.干燥基:

Cd+Hd+Od+Nd+Sd+Ad=100〔％〕

4.干燥无灰基:

Cdaf+Hdaf+Odaf+Ndaf+Sdaf=100〔％〕

三、煤的工业分析成分及实验：

1.煤的工业分析成分:

水分、挥发分、灰分、固定碳

2.工业分析与元素分析的关系:

见下表

收到基Car+Har+Oar+Nar+Sar+Aar+Mar=100

空气干燥基Cad+Had+Oad+Nad+Sad+Aad+Mad=100

干燥基Cd+Hd+Od+Nd+Sd+Ad=100

干燥无灰基Cdaf+Hdaf+Odaf+Ndaf+Sdaf=100

C

MfMadSrNOHSlyA

ChfCgd

水分挥发分固定碳灰分

焦炭

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备注

3.工业分析实验:

见实验指导书。

四、各种基准的换算:

例题:

已知Mar、Mad,试将空气干燥基的各种成分换算成收到基。

证明:

即推导换算系数Kad-ar

∵同种燃料去出全部水分其干燥基成分不变

∴可以分别用收到基和空气干燥基表示干燥基,也就是说用干燥基将收到基和空气干燥基联系起来。

∵

故:

令:

式中:

kad-ar—空气干燥基换算为收到基的换算系数

所以:

Car=kad-arCad

同理:

Har=kad-arHad;Oar=kad-arOad;Nar=kad-arNad;Sar=kad-arSad;Aar=kad-arAad。

●不同基准的换算系数:

表3－1（55页）

●换算系数的适用条件:

1）除水分、低位发热量之外的各种成分的换算。

2）适用高位发热量和挥发分的换算。

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备注

3）对于水分:

式中:

Mf—外部水分;Mad—内部水分即空气干燥基水分。

作业1:

推导换算系数Kadf-ar

作业2:

某种煤收到基含碳量为41％。

由于受外界条件的影响，其收到基水分由15％减少到10％，收到基灰分由25％增加到35％，试求其水分和灰分变化后的收到基含碳量（要求先推导换算公式，后计算）。

五、煤的发热量及其测定（实验）

发热量:

单位质量的燃料完全燃烧所放出的量,kj/kg。

1.弹筒发热量:

用氧弹量热计所测得的燃料发热量,Qad.b。

2.高位发热量:

若燃料完全燃烧,产生的水未放出气化潜热（以液态的形式存在）,则所得到的发热量称为高位发热量,Qgr。

3.低位发热量:

若燃料完全燃烧,产生的水释放出气化潜热（以汽态的形式存在）,则所得到的发热量称为低位发热量,Qnet。

4.发热量的测定:

实验指导书。

5.三者关系及换算:

1）Qb＞Qgr＞Qnet

2）Qad.gr=Qad.b-（95Sad.b+αQad.b）（3-8）

式中:

Qad.gr—空气干燥基高位发热量;

Qad.b—空气干燥基弹筒发热量;

Sad.b—弹筒清洗液测得的含硫量;

α—硝酸生成热的比例系数;P57

3）

4）r—水的汽化潜热,2300kj/kg。

＝Qar.gr-206Har-23Mar（3-9）

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备注

六、几个重要概念

1.标准煤:

Q=7000kcal/kg=29270kj/kg

2.劣质煤:

Q=3000kcal/kg=12500kj/kg

3.煤的折算成分

折算水分:

=〔％〕（3-11）

折算灰分:

〔％〕（3-12）

折算硫分:

〔％〕（3-13）

七、灰分特性

1.灰分的特性温度及实验方法:

将高20mm,底边长为7mm的等边三角形直角灰锥,放入电炉中加热,观察变化……。

试样变形温度DT软化温度ST流动温度FT

2.影响灰的熔融性的主要因素:

1.灰分成分的影响:

碱性氧化物—Fe2O3、CaO、MgO、Na2O、K2O等。

酸性氧化物—SiO2、Al2O3、TiO3等。

对灰熔点的影响碱性氧化物↑灰熔点↓

酸性氧化物↑灰熔点↑

2.周围介质的影响:

a）氧化性介质